DE10027459A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Neigung oder der Verformung einer Fläche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Neigung oder der lokalen Verformung einer Fläche mit wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger, auf dessen Bildebene wenigstens ein Lichtmuster über die Fläche durch Reflektion scharf abgebildet wird und die Neigung oder Verformung der Fläche durch Abweichung des abgebildeten Musters zu einer Sollabbildung erfaßt wird. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das abzubildende Muster auf einem Substrat vorhanden ist, das von einer Lichtquelle beleuchtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Neigung oder der lokalen Verformung einer Fläche mit wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger, auf dessen Bildebene wenigstens ein Muster mittels der Fläche durch Reflektion scharf abgebildet wird und die Neigung oder Verformung der Fläche durch Abweichung des abgebildeten Musters zu einer Sollabbildung erfaßt wird. Die zu prüfende Fläche kann hierbei eine äußere Oberfläche oder aber auch eine innere Fläche oder Grenzfläche einer Schicht eines ein- oder mehrschichtigen Gegenstandes sein. Diese Fläche ist beispielsweise Bestandteil eines optischen Datenträgers, wie eine CD, DVD oder CD-R.

Ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind beispielsweise aus der DE 197 31 545 C1 der Anmelderin bekannt, auf welche Schrift hiermit ausdrücklich Bezug genommen und die inhaltlich zum Gegentand dieser Anmeldung gemacht wird. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des zu prüfenden Gegenstands mit punktförmigen Lichtquellen, die ungerichtetes Licht ausstrahlen, beleuchtet. Das reflektierte Licht belichtet den lichtempfindlichen Empfänger, und es ist eine Abbildungsoptik vorgesehen, die die Lichtquellen scharf auf dessen Bildebene abbildet. Durch Vergleich mit einem Sollbild erhält man die Neigung oder die Verformung der Oberfläche in diesem Bereich.

Es hat sich gezeigt, daß die direkte Beleuchtung durch eine oder mehrere Lichtquellen nicht immer günstig ist. Insbesondere wenn eine Vielzahl von Meßpunkten entlang dem Radius einer DVD oder CD zu erfassen sind, können aufgrund der räumlichen Ausdehnung der Lichtquellen diese nicht immer eng genug beieinander angeordnet werden. Auch sind der Wahl des abzubildenden Musters Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so abzuwandeln, um diese Nachteile zu vermeiden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das abzubildende Muster auf einem Substrat vorhanden ist, das von einer Lichtquelle beleuchtet wird. Durch diese indirekte Beleuchtung wird erreicht, daß die Lichtquelle oder die Lichtquellen nicht mehr unmittelbar im Strahlengang selbst angeordnet zu werden brauchen. Das Substrat weist vorzugsweise eine aufgrund der Beleuchtung durch eine Lichtquelle diffuses Licht abgebende Oberfläche auf. Es kann beispielsweise vorgesehen werden, daß die Oberfläche diffus weiß oder hell ist, die mit einem kontrastreichen schwarzen oder dunklen Muster versehen ist. Grundsätzlich ist auch eine inverse Ausbildung möglich.

Es kann vorgesehen werden, daß das Substrat von oben beleuchtet wird. Das Substrat kann aber auch diffus transparent sein und von unten beleuchtet werden. Das Muster wird dabei durch lichtundurchlässige oder weniger transparente Aufdrucke oder Blenden erzeugt.

Die Abbildungsoptik, also in der Regel das Objektiv der Kamera, ist so eingestellt, daß dieses Muster scharf auf den lichtempfindlichen Empfänger abgebildet wird. Es sind die Sollpositionen oder Sollabbildungen des aufgebrachten Musters bekannt, die mit den Istpositionen beziehungsweise Istabbildungen des gerade aufgenommenen Gegenstands verglichen werden. Aufgrund der Abweichung kann auf die Verformung geschlossen werden.

Grundsätzlich wird es zweckmäßig sein, die Neigung oder Verformung der Fläche an mehreren Stellen zu ermitteln. Dazu kann vorgesehen werden, daß jeder Stelle eine andere Musterform oder eine andere Farbe des Musters zugeordnet wird. Dadurch wird erreicht, daß die abweichenden Abbildungen eindeutig einer Sollabbildung zugeordnet werden können.

Was für ein Muster abgebildet wird, ist grundsätzlich beliebig, solange eine eindeutige Abweichung eines betrachteten Punktes erfaßt werden kann. Es eignen sich daher insbesondere diskrete Muster mit Punkten, Kreuzen, Linien oder dergleichen. Auch können sinusförmige oder kontinuierliche Muster, und Farb- und/oder Intensitätsverteilungen vorgesehen werden. Wichtig ist, daß ein abgebildeter Punkt auch bei einer abweichenden Lage wiedererkannt wird, so daß ein Vergleich mit der Lage in einer Sollabbildung möglich ist. Es eignen sich daher insbesondere diskrete Muster mit Punkten, Kreuzen, Kreisen, Linien oder dergleichen. Bei allen Fällen wird das Muster scharf auf die Bildebene des lichtempfindlichen Empfängers abgebildet, so daß die Fläche oder Schicht nur als Reflexionsfläche dient. Eventuelle Abweichungen sind sofort erkennbar, so daß hieraus die Neigung und/oder Verformung der Fläche im beleuchteten Bereich ermittelt werden können. Unter einer scharfen Abbildungen des Musters auf der Bildebene soll insbesondere eine hinreichend scharfe Abbildung des Musters auf dem von dem lichtempfindlichen Empfänger erzeugten und auswertbaren Bild verstanden werden. Der lichtempfindliche Empfänger ist in der Regel eine Matrixkamera, die ein entsprechend flächiges Bild erzeugt. Damit lassen sich die eventuellen örtlichen Abweichungen und Verschiebungen zur Sollabbildung des Musters auf der Bildebene gut erfassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Seitenansicht der Meßanordnung zeigt.

Der gezeigte Aufbau weist einen lichtempfindlichen Empfänger auf, dessen flächige Bildebene 11 von dem an der zu prüfenden Fläche 12 reflektierten Licht belichtet wird. Das Licht stammt von einem Substrat 13, das durch eine Lichtquelle 14 beleuchtet wird. Die zu prüfende Fläche kann, wie gezeigt, ansonsten plan und eben oder aber auch gekrümmt sein.

Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß das Substrat 13 diffuses Licht abgibt, wenn es von der Lichtquelle 14 von oben oder seitlich beleuchtet wird. Es kann auch vorgesehen werden, daß das Substrat diffus transparent ist und von einer Lichtquelle 15 von unten durchleuchtet wird. Diese Lichtquelle ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Das Substrat ist vorzugsweise hell, insbesondere weiß, und mit einem kontrastreichen dunklem Muster 16 versehen. Das Muster kann sich beispielsweise aus einer Vielzahl von Kreisen, Kreuzen oder dergleichen sowie Kombinationen hiervon zusammensetzen.

Es ist eine nicht gezeigte Abbildungsoptik, in der Regel das Objektiv, vor dem lichtempfindlichen Empfänger vorgesehen, die so eingestellt ist, daß das Muster scharf abgebildet wird. Die zu prüfende Fläche 12 dient demnach als Spiegelfläche. Es ist offensichtlich, daß Neigungen oder Verformungen sich unmittelbar auf die Abbildung des Musters auswirken. Ein betrachteter Punkt wird bei einer Neigung von der Sollabbildung verschoben auf der Bildebene erscheinen, ohne unscharf abgebildet zu werden. In der Zeichnung ist beispielhaft ein einzelner von dem Substrat kommender Strahl 17 gezeigt, der an der Oberfläche im Bereich 18 reflektiert wird. Bei keiner Neigung oder Verformung wird der Strahl reflektiert und belichtet den Punkt 19 der Bildebene. Dieser Punkt 19 entspricht der Sollabbildung eines Teils des Musters 16. Bei einer Neigung oder Verformung der Oberfläche 12 wird der Strahl in den Strahl 20 reflektiert und belichtet einen anderen Punkt 21 der Bildebene. Aufgrund der erfaßbaren Abweichungen des Punktes 21 von der Sollabbildung 19 desselben Bereichs 18 der Fläche 12 kann auf die Verformung oder Neigung und auf deren Ausmaß geschlossen werden.

Durch die Verwendung eines Substrats, auf dem ein diskretes Muster abgebildet ist, kann eine Messung der Verformung oder Neigung an mehreren Stellen der Fläche gleichzeitig erfolgen. Das Muster kann entsprechend eindeutig aufgebaut sein, und beispielsweise abwechselnd Punkte und Kreuze aufweisen, so daß eine Zuordnung der Punkte auch bei Abweichungen zur Sollabbildung ohne weiteres möglich ist. Insbesondere ist es möglich, die Verformung an dicht beieinander liegenden Stellen zu ermitteln.

Claims (8)

1. Verfahren zum Ermitteln der Neigung oder der Verformung einer Fläche (12) mit wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger, auf dessen Bildebene (11) wenigstens ein Muster (16) über die Fläche durch Reflektion scharf abgebildet wird und die Neigung oder Verformung der Fläche durch Abweichung des abgebildeten Musters zu einer Sollabbildung erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende Muster auf einem Substrat (13) vorhanden ist, das von einer Lichtquelle (14, 15) be- oder durchleuchtet leuchtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (13) diffuses Licht abgibt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung oder die Verformung der Fläche (12) an mehreren Stellen der Fläche ermittelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stelle eine andere Musterform oder eine andere Farbe des Musters zugeordnet wird.

5. Vorrichtung zum Ermitteln der Neigung oder der Verformung einer Fläche (12) mit wenigstens einem lichtempfindlichen Empfänger, auf dessen Bildebene (11) wenigstens ein Muster (16) über die Fläche durch Reflektion scharf abgebildet wird und die Neigung oder Verformung der Fläche durch Abweichung des abgebildeten Musters (21) zu einer Sollabbildung (19) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende Muster auf einem Substrat (13) vorhanden ist, das von einer Lichtquelle (14, 15) be- oder durchleuchtet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (13) diffuses Licht abgibt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung oder die Verformung der Fläche an mehreren Stellen ermittelt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stelle eine andere Musterform oder eine andere Farbe des Musters zugeordnet ist.